勃林格殷格翰公司在其工厂中应用模拟技术来帮助生物工程企业优化产品生产

长期以来，高投资、高风险、高回报的生物技术领域一直没有使用计算机软件支持的模拟技术。因为生物技术是一种有生命的工艺过程控制技术，它不能照搬其他流程工业领域中应用的成熟的模拟软件和模拟工具进行模拟再现。而现在，一种全新的模拟工具能够创新性地应用于生物技术产品的生产当中。

大多数生物工程技术企业的经济效益，都远不如那些工艺技术成熟、符合环保要求的传统流程工业企业。生物工程设备设计的不准确，往往会带来了过多的生产废弃物和污水量，而且生物技术中所消耗的电力能源也远远地高于实际需要。生物技术的市场成熟度，即何时适合投放市场，取决于其环境相容性（可持续发展性）。上述各种问题都增加了生物工程技术付诸实际应用的不确定性。如果人们有一个合适的模拟工具，那就能够早期、迅速地发现生物技术中潜在的问题，及早地采取相应措施。

为此，德国联邦环境基金会发起和支持了一项为期两年（2006~2008）的研发项目，旨在研究利用一种特殊的算法语言模型，来模拟再现生物工程技术中的生产工艺过程。该项目的合作研发伙伴包括多特蒙德技术大学的Inosim公司和Bitop公司。前者负责生物工程技术的基础研究，后置负责应用技术和设备的研发。该项目的目标是：对生物工程工艺进行优化；提高可持续发展的能力，并在生物技术产品的生产中创新性地应用模拟技术。

实践成功的生物工程技术

项目合作伙伴Bitop公司是一家从依克朵因（一种耐盐菌萃取液）中获利的专业生产厂。这种天然材料主要用于皮肤护理。被Bitop公司称之为“菌乳工艺”的萃取方法，是他们在合作项目开始时试验成功的、具有很高环境保护性能的生物工程技术方法，其产生的残留物和废盐可以重复利用。因此，在生物流程工艺设备按比例放大时，重新调整了原来生物产品生产残留物的处理工艺。同时，菌乳技术也提高了“空间-时间”的利用率，提高了依克朵因的产量。

只有通过改进提高生物产品的生产工艺技术，才能实现经济效益和生态效益的优化。为了对生物工程变型技术进行优化，他们采用了模拟技术，有目的地采用统计分析技术，用于研发新型稳定的下游生物产品生产工艺。

模拟技术的引入

在合作项目框架内研发成功的生物技术模拟系统Inosim Professional，采用了新的组合式数据模型，其拥有丰富的、构成不同生物工程技术生产过程所需的模型库。生物技术的基本操作都可以在其中进行模拟，包括细胞分裂、混合、微滤、超微过滤、电渗析、离子交换捕捉、色层分析、结晶、蒸发、干燥等。在模拟过程中，可以根据工艺技术条件对依克朵因产品进行鉴别，明显地提高其产量、减少供应和废液处理的流量。

该模拟系统还能够从整个生物产品生产链的角度，对生物产品各个生产环节之间的交换作用进行模拟，并根据模拟情况进行优化。生物产品生产过程中的分离技术也可以向高产出、低消耗的方向改进。这样，就可以事先研发设计一些产品配比的模板，经过模拟分析之后，快速的应用到生物产品的生产过程中。

小结

生物模拟技术能够在生物、化学和物理基础数据的基础上，支持生物技术产品的生产。它既可以按照批次和单元为主导，对生物产品生产过程进行模拟；也可以对半连续的生产过程进行模拟，并把它们结合在一起。其中，软件系统的应用保障了对必要的生物产品生产过程参数，进行经济、符合生态技术要求的评估；并且为无法提供大量试验数据的情况创造了进行参数研究和敏感性分析计算的可能性。